A nova descoberta de mais seis estrelas fugitivas na Via Láctea pousou o objeto mais rápido desse tipo já detectado na galáxia.
Na verdade, duas das estrelas são recordistas, com velocidades radiais heliocêntricas mais rápidas do que qualquer outra já vista em estrelas fugitivas. A estrela J1235 registra 1.694 quilômetros (1.053 milhas) por segundo; e J0927 a impressionantes 2.285 quilômetros (1.420 milhas) por segundo.
Mas quatro dos objetos recém-medidos são conhecidos como estrelas de hipervelocidade, viajando a velocidades que excedem a velocidade de escape da Via Láctea; e todos os quatro, de acordo com uma equipe liderada pelo astrofísico Kareem El-Badry do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, são provavelmente o resultado de supernovas espetaculares do Tipo Ia – as “velas padrão” pelas quais medimos o Universo.
Isso, dizem eles, permitiu um novo cálculo da taxa na qual essas estrelas nascem e descobriu que é consistente com a taxa estimada de supernovas do Tipo Ia. Suas descobertas foram detalhadas em um artigo submetido ao Open Journal of Astrophysics e disponível no servidor de pré-impressão arXiv.
“Uma população significativa de fugitivos de baixa massa ainda pode aguardar a descoberta”, escrevem os pesquisadores.
Créditos: Goddard Space Flight Center da NASA
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Sempre que uma estrela explode, a força da detonação pode lançar tudo o que resta no espaço em alta velocidade. Acredita-se que as estrelas de hipervelocidade sejam o produto de um tipo especial de supernova que dá à estrela um impulso ainda maior do que o normal, o que é conhecido como supernova de detonação dupla degenerada impulsionada dinamicamente, ou D6.
Este é um cenário para explicar o que acontece durante uma supernova do Tipo Ia.
Você precisa começar com um par de estrelas anãs brancas em um sistema binário. Estes são os núcleos remanescentes de estrelas de baixa massa, até cerca de oito vezes a massa do Sol, que ficaram sem material de fusão, ejetaram a maior parte de sua massa e colapsaram em um núcleo denso brilhando intensamente com o calor residual. Tais objetos são conhecidos como estrelas degeneradas.
Uma anã branca tem um limite de massa, conhecido como limite de Chandrasekhar, de cerca de 1,4 vezes a do Sol. Acima desse limite, a estrela torna-se instável, explodindo em uma supernova do Tipo Ia.
Para chegar a essa massa crítica, uma anã branca precisa estar em um sistema binário próximo o suficiente de outra estrela para puxar gravitacionalmente a matéria de sua companheira, tornando-se mais massiva com o tempo.
O que acontece depende do tipo de estrela companheira. Se a anã branca está extraindo hidrogênio, isso resulta em uma nova clássica; você pode ler sobre como isso acontece aqui.
No entanto, se a companheira for uma anã branca com uma camada superficial significativa de hélio, a estrela canibal irá sugá-la.
Isso cria uma camada de hélio mais massiva na superfície da estrela doadora, que, quando atingir pressão e calor altos o suficiente, começará a se fundir rapidamente em carbono.
Isso desencadeia uma explosão termonuclear, semelhante ao que acontece com o hidrogênio na nova clássica.
Mas a detonação de hélio vai um passo além: sua onda de choque desencadeia uma segunda detonação no núcleo da anã branca, produzindo um kaboom colossal. Essa é a detonação dupla degenerada, e acredita-se que envie a estrela doadora – aquela que não explodiu apenas duas vezes como um grande super-realizador – voando positivamente.
As velocidades dessas estrelas de hipervelocidade são alucinantes, superiores a 1.000 quilômetros por segundo. Dado que algo precisa viajar a 550 quilômetros por segundo para deixar a Via Láctea, as estrelas de hipervelocidade são destinadas ao espaço intergaláctico.
Mas não sabemos quantos deles existem ou com que frequência uma supernova do Tipo Ia produz uma estrela hiperveloz. Então, El-Badry e seus colegas foram cavar dados da pesquisa Gaia, um projeto em andamento para mapear a Via Láctea com a maior precisão de todos os tempos, incluindo os movimentos próprios das estrelas à medida que se movem pela galáxia.
Eles encontraram 4 estrelas de hipervelocidade previamente desconhecidas com origem D6. Isso não parece muito, mas combinado com 10 estrelas de hipervelocidade previamente identificadas, que receberam um chute de supernova, permite um cálculo muito mais preciso dos números reais dessas coisas que estão por aí. E deve haver mais do que alguns.
Na verdade, nossa galáxia deveria ter algumas estrelas velozes que vieram de outras galáxias.
“Se uma fração significativa de supernovas do Tipo Ia produzir uma estrela D6, a Galáxia provavelmente lançou mais de 10 milhões delas no espaço intergaláctico”, escrevem os pesquisadores.
“Um corolário interessante é que deve haver um grande número de estrelas D6 fracas e próximas lançadas de galáxias em todo o volume local passando pela vizinhança Solar.”
Existem estrelas mais rápidas na Via Láctea, mas seus contextos são um pouco diferentes. As estrelas que orbitam o buraco negro supermassivo no centro da galáxia podem atingir velocidades incríveis; o mais rápido se move a surpreendentes 24.000 quilômetros por segundo enquanto se aproxima do buraco negro em sua longa órbita elíptica.
No entanto, eles estão ligados gravitacionalmente em suas órbitas e não vão deixar a galáxia tão cedo, a menos que uma interação selvagem de três corpos pareça dar-lhes um chute.
Anteriormente, a estrela fugitiva mais rápida conhecida era uma anã branca binária D6 com uma velocidade de cerca de 2.200 quilômetros por segundo; sua velocidade radial heliocêntrica foi medida em 1.200 quilômetros por segundo. Essa é a velocidade que aparece para nós, os observadores. J0927 e J1235 poderiam ter, os pesquisadores calcularam, velocidades totais de 2.753 e 2.670 quilômetros por hora, respectivamente.
Pode haver estrelas ainda mais rápidas lá fora. Tendemos a encontrar apenas os mais brilhantes, sugerindo que estamos perdendo muito. O que a nova descoberta nos dá é um número significativo de novos pontos de dados para descobrir onde eles estão e como encontrá-los.
“Existe agora uma população considerável de estrelas de hipervelocidade associadas a supernovas termonucleares”, escrevem os pesquisadores.
“A modelagem dessa população tornará possível inferir a taxa de formação de fugas termonucleares e, finalmente, a fração de supernovas do Tipo Ia formadas através do canal degenerado duplo.
“Nossa estimativa da taxa de nascimento de estrelas D6 é consistente com um cenário em que a maioria das supernovas do Tipo Ia produz uma anã branca hiperveloz, mas a população observada é dominada pelas fugas mais massivas e brilhantes. Modelos para a evolução térmica de estrelas D6 são necessários para estimativas mais robustas de sua taxa de natalidade.”
Publicado em 18/06/2023 11h51
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